世界杯球场结构设计分析T82

法兰克福世界杯球场结构设计分析法兰克福世界杯球场结构设计分析法兰克福世界杯球场结构设计分析一.建筑设计基本概况

法兰克福世界杯球场结构设计分析法兰克福商业银行竞技场（原森林体育场）是黑森州最大的运动场，是该地区的标志性建筑。同时也是EintrachtFrankfurt足球俱乐部和FrankfurtGalaxy球队的主场。为迎接世界杯比赛，体育场被翻新成一个纯粹的足球场。建筑设计

基本概况

011.1建筑背景法兰克福世界杯球场结构设计分析为迎接1974年世界杯足球赛，在原来的基础上加了屋顶，遮盖了2/3的座椅。折叠屋面

为使体育场在2006年世界杯举行期间，体育馆赛场上空在雨天短时间内得到遮蔽，建筑师为其规划了一座悬挂在索道上，以薄膜构成可在赛场中央收合的屋面。

建筑设计

基本概况

011.1建筑背景法兰克福世界杯球场结构设计分析建筑设计

基本概况

011.2建筑设计基本信息设计竞赛：2000年，一等奖主设计：福尔克温·玛格合伙人：胡贝特·尼恩霍夫项目负责人：HajoPaap鉴定设计人员：HolgerBetz,MarkusPfisterer,RadekPilarski,AngelikaSteffens施工图设计：KatjaBernert,HolgerBetz,MargretBöthig,MartinGlass,RüdigervonHelmolt,ChristaHillebrand,ElkeGlass,BrigittaKortz,BabetteKowalsky,AnnetteLöber,IgorMarkov,GunnarMueller,MatthiasRickert,WilfriedSchoo,FlorianSchwarthoff,RalfSieber,ChrisHättasch,DanielLampe,EnnoBehrens结构设计：KrebsundKiefer,Karlsruhe;SchlaichBergermannundPartner,Stuttgart

总承包单位:：MaxBögl业主：法兰克福森林体育场项目发展有限公司建设周期：2002–2005年座位数量：48000看台屋面：27000平方米比赛场薄膜(活动的内屋面)：7000平方米结构类型：钢索薄膜结构预算：1.26亿欧元法兰克福世界杯球场结构设计分析建筑设计

基本概况

011.3建筑设计概念

尽管设有完整的看台屋面，跨度240m的钢索膜屋顶收起后，也足以引入充足的阳光以确保足球场天然草坪能够良好生长。从平面上看，打开的屋面外边缘和看台的内部轮廓是完全重合的。在足球场上方的中心处悬挂了一个多媒体立方块，可以容纳收起的顶膜。圆柱形的鼓室保护着折叠起来的顶膜，活动顶棚的展开与收合如同绽放的花蕾。法兰克福世界杯球场结构设计分析二.建筑设计特点

法兰克福世界杯球场结构设计分析建筑设计

特点

022.1总体布局及总平面庆典广场法兰克福商业银行体育场法兰克福商业银行竞技场在法兰克福市胜利体育公园里，周围还有其他体育设施。人们站在上层看台下方的环形平台，视线可以穿越庆典广场和森林，看清楚法兰克福优美的城市天际线，这是多数现有体育场做不到的。法兰克福世界杯球场结构设计分析2.2交通流线及停车PP建筑设计

特点

02法兰克福世界杯球场结构设计分析2.3功能分区观众活动运动场建筑设计

特点

02法兰兰克克福福世世界界杯杯球球场场结结构构设设计计分分析析运动动场场观众众活活动动2.3功能能分分区区建筑筑设设计计特点点02法兰兰克克福福世世界界杯杯球球场场结结构构设设计计分分析析运动动场场观众众活活动动2.3功能能分分区区建筑筑设设计计特点点02法兰兰克克福福世世界界杯杯球球场场结结构构设设计计分分析析运动动场场观众众活活动动2.3功能分区建筑设计特点点02法兰克福世界界杯球场结构构设计分析运动场观众活动2.3功能分区建筑设计特点点02法兰克福世界界杯球场结构构设计分析三.结构选型与构构造设计分析析3.1.1建筑结构形式式语言与建筑筑空间特点法兰克福世界界杯球场结构构设计分析为了适应足球球场矩形的形形状，将看台台以及屋顶设设计成圆角矩矩形，营造出出立方体的空空间效果。同同时，受矩形形屋顶的影响响，结构中辐辐条轮的常规规圆形也被修修改成一个更更类似矩形的的形状。033.1结构和空间设设计结构选型&构造设计分析析法兰克福世界界杯球场结构构设计分析033.1结构和空间设设计屋顶结构由多多根8.5米米高的细长垂垂直柱支撑，，因此屋顶看看起来几乎失失重地漂浮于看台台之上，使造造型轻盈。结构选型&构造设计分析析3.1.1建筑结构形式式语言与建筑筑空间特点法兰克福世界界杯球场结构构设计分析033.1结构和空间设设计陡峭、封闭的的碗状看台分分为上下两层层，上层是在在原有看台上上加建而成。。两层间设置置出入口和贵贵宾坐席。不不同位置的观观众都能拥有有良好的视野野。结构选型&构造设计分析析3.1.1建筑结构形式式语言与建筑筑空间特点法兰克福世界界杯球场结构构设计分析033.1结构和空间设设计膜结构内屋顶顶打开时的空空间效果，通透开阔。膜结构内屋顶顶关闭时的空空间效果，俨然成为体育育馆。结构选型&构造设计分析析3.1.1建筑结构形式式语言与建筑筑空间特点3.1.2建筑结构层级级分解与类型型法兰克福世界界杯球场结构构设计分析033.1结构和空间设设计看台结构屋顶轮辐式悬悬索结构膜结构结构选型&构造设计分析析钢筋混凝土结结构锯齿梁法兰克福世界界杯球场结构构设计分析悬索体系充分分发挥索的特特性，也是利利用形态优化化受力的结构构体系。悬索索的力学原理理非常容易理理解，在体育育场屋盖系统统设计中，往往往采用轮辐辐式索体系，，由内部拉力环，，外部压力环环和辐条状索索构成。法兰克福世界界杯球场结构构设计分析3.2.2轮辐式体系的的受力原理033.2主体结构结构选型&构造设计分析析法兰克福世界界杯球场结构构设计分析法兰克福世界界杯球场结构构设计分析传统轮辐式悬悬索体系简介介为了消除在由由于自重在轮轮缘产生的弯弯矩，必须满满足下面的条条件：1.所述轻型结构的自自重受支撑元件上上的力的影响响可忽略不计。2.张力和压缩环环的连接缆索索必须两两成对对。3.采用轮辐式悬悬索体系屋盖盖系统的体育育场看台外轮廓不能为矩形，相对平滑的外外轮廓曲线保证了压力环环良好的受力力状态。依靠一个水平平轮与倾斜轮轮辐的结构性性能屋面结构许多年前就已已开始被使用用。这些结构已被被用于圆形的的结构系统。。033.2主体结构结构选型&构造设计分析析3.2.2轮辐式体系的的受力原理法兰克福世界界杯球场结构构设计分析法兰克福世界界杯球场结构构设计分析一个圆环,内内径为2a,外径为为2b,受受内压力qa及外外压力qb由力学分析可可得，当圆环环受到径向力力的作用（径向应力））（切向应力））外环是受压环环，只受外部部压力，化简简可得033.2主体结构结构选型&构造设计分析析3.2.2轮辐式体系的的受力原理法兰克福世界界杯球场结构构设计分析法兰克福世界界杯球场结构构设计分析相对于体育场场尺度，a与b之间的差可以以接近忽略不不计，只考虑虑a稍大于b，a/b趋于1，且a＞r＞b①当r趋于b时，数值上趋于qb②当r趋于a时，趋趋于0得出受压环的的轴向应力图图如右下方方图示同理可求得轴轴向应力图图像无论①还是②②，两种情况况中径向应力力值都很小结论：圆环受受到均布荷载载时，主要受力都是是轴向力，可以充分发发挥材料的特特性。故轮辐辐式悬索结构构可以较多应应用在体育场场的大跨结构构中。033.2主体结构结构选型&构造设计分析析3.2.2轮辐式体系的的受力原理进步双重压缩环通通过倾斜辐条条与中央连接接的形式取代代了单一压缩缩环与中央受受拉枢纽的形形式。单一压缩环双重压缩环1.该结构受到荷荷载时，由于于上下拉索的的内力的竖向向分量必然不不一样，所以以所有环受到到的都不是在在环所在的水水平面上的力力，仍会产生生一定的弯矩矩2.同时外观上无无法实现中间间开洞的设计计法兰克福世界界杯球场结构构设计分析法兰克福世界界杯球场结构构设计分析3.2.3辐轮式结构体体系发展进步内心的受拉环环取代了将所所有的辐条连连接到一个点点上的形式。。内环的力学学原理与外环环相似，受到到均布的径向向拉力，应力力图大致如下下，径向应力力也比较小单一拉力环1.仍然无法解决决受压环产生生弯矩的问题题2.同时内部单环环虽然提供了了开洞的方式式，但是中间间难以悬挂转转播台解决了绝大部部分力学上与与实用上的问问题双重拉力环进步最终版用椭圆圆形外外环取取代圆圆形外外环，，与体体育馆馆外形形要求求贴合合进步

033.2主体结结构结构选选型&构造设设计分分析法兰克克福世世界杯杯球场场结构构设计计分析析法兰克克福世世界杯杯球场场结构构设计计分析析戈特利利布··戴姆姆勒体体育场场（斯斯图加加特））与法兰兰克福福世界界杯球球场不不同的的是，，戈特特利布布·戴戴姆勒勒体育育场的的膜结结构屋屋面被被吊挂挂于悬悬索之之下。。根据据看台台情况况，悬悬索系系统的的形态态呈马马鞍形形，东东西略略高，，南北北略低低。悬悬索的的水平平拉力力由倾倾斜放放置的的支柱柱顶端端的压压力环环承受受，40根根悬索索被中中央的的大型型拉力力环收收紧。。双重压压缩环环式结结构033.2主体结结构结构选选型&构造设设计分分析3.2.3辐轮式式结构构体系系发展展法兰克克福世世界杯杯球场场结构构设计计分析析3.2.4双轮辐辐式主主体结结构介介绍内屋顶顶压缩环环张力环环压缩环环张力环环1.具有一一个压压缩环环在外外部边边缘，，通过过径向向缆索索连接接两个个平行行的张张力环环。内内屋顶顶的径径向钢钢索就就在交交会于于体育育场的的中心心，这这个中中心在在理论论上是是一个个点。2.上部和和下部部张力力环之之间布布置飞飞柱（（红））。3.完整的的屋顶顶结构构由8.5米高度度在多多个细细长垂垂直柱柱（黑黑）支支撑。。因此此屋顶顶看起起来几几乎失失重漂漂浮于于看台台之上上。033.2主体结结构结构选选型&构造设设计分分析法兰克克福世世界杯杯球场场结构构设计计分析析Videocube重力1.安装于于上下下受拉拉环之之间的的垂直直支柱柱充当当受压压杆，，平衡衡上下下弦索索斜拉拉产生生的竖竖向力力2.通过过内内环环承承受受一一部部分分拉拉力力使使外外环环受受到到较较为为稳稳定定的的径径向向力力3.外环环受受力力的的合合力力是是径径向向力力4.没有有弯弯矩矩传传导导到到支支撑撑柱柱上上，，故故柱柱子子也也只只受受轴轴向向压压力力033.2主体体结结构构结构构选选型型&构造造设设计计分分析析3.2.4双轮轮辐辐式式主主体体结结构构介介绍绍法兰兰克克福福世世界界杯杯球球场场结结构构设设计计分分析析法兰兰克克福福世世界界杯杯球球场场结结构构设设计计分分析析屋顶顶遮遮蔽蔽构构造造的的重重力力导导致致的的竖竖向向力力如如图图所所示示所以以竖竖向向拉拉索索的的作作用用包包括括：：1.为下下弦弦索索提提供供向向上上的的力力确确保保下下弦弦索索上上搭搭接接的的结结构构不变变形形2.为上上弦弦索索提提供供预预应应力力竖向向拉拉索索033.2主体体结结构构结构构选选型型&构造造设设计计分分析析法兰兰克克福福世世界界杯杯球球场场结结构构设设计计分分析析法兰兰克克福福世世界界杯杯球球场场结结构构设设计计分分析析由于于风风力力、、斜斜面面重重力力而而产产生生的的切切向向压压力力在在看看台台楼楼梯梯上上非非常常小小，，而而且且切切向向压压力力穿穿过过看看台台楼楼梯梯直直接接作作用用于于锯锯齿齿状状支支柱柱。。这这些些压压力力在在A轴和和C轴上上保保持持水水平平。。交交通通和和斜斜面面产产生生了了的的风风和和水水平平力力。。由由于于受受到到了了这这些些微微弱弱的的放放射射状状的的力力，，看看台台楼楼梯梯和和锯锯齿齿状状支支柱柱通通过过图图示示节节点点啮啮合合了了起起来来。。通通过过锯锯齿齿状状支支柱柱，，这这些些支支撑撑力力在在D轴上上被被传传递递到到弯弯曲曲的的支支柱柱上上，，此外，一一个在锯锯齿状支支柱的节节点上嵌嵌入的钢钢制凸起起物和一一个在支支柱上露露出的钢钢板被焊焊接起来来。那个个弯曲的的支柱把把水平力力越过墙墙体传递递到邻接接的混凝凝土上。。033.3承重系统统结构选型型&构造设计计分析3.3承重系统统法兰克福福世界杯杯球场结结构设计计分析法兰克福福世界杯杯球场结结构设计计分析轴A每个柱子子的尺寸寸为70×150厘米，支支撑4至8米场的基基础水平平切向的的连续外外墙。立立柱上的的边缘是是一圈圆圆形的梁梁，双柱没没有到达达整个三三层楼高高度，与与楼板的的连接到到二楼。。由于边边梁的径径向载荷荷很高(由于弯曲曲，扭曲曲偏心径径向指向向屋顶)，采用福福克斯的的塑钢型型材(折边轮廓廓或复合合的内置置钢型材材)。施工根据据范围里里的土压压力作业业，看台台一再穿穿过钻孔孔灌注的的混凝土土桩墙，，直接在在外墙前前面被纳纳入轴A。正面看看台没有有完全承承受土压压力。033.3承重系统结构选型&构造设计分析析3.3承重系统法兰克福世界界杯球场结构构设计分析法兰克福世界界杯球场结构构设计分析我们考察了载载荷分布的几几种可能性。。一种可能是是土压力沿径径向通过建设设中的地下停停车场的天花花板直到朝着着轴K引导并经过墙墙壁引向地面面。第二种可可能是楼板上上的土压力支支撑前台和轴轴线C和E之间的楼梯，，并从扩大的的基础底板引引向地基。这这两个可能只只适用于有实实际作用的墙墙，特别是在在A轴的墙。没有有实际作用的的水平轴承结结构有很长的的距离通过楼楼板，因为有有大片的天花花板断流的通通风和排气。。033.3承重系统结构选型&构造设计分析析3.3承重系统法兰克福世界界杯球场结构构设计分析法兰克福世界界杯球场结构构设计分析通过外缘支柱柱，在A轴上由看台产产生的切向力力被转运到中中间的斜的支支撑墙体上，，它也接收了了来自屋顶接接合处的强大大切线压力(1200kN)。这个墙体处处在看台楼梯梯之下，锯齿齿状支柱顶部部之中，面积积大约15×15m，厚度25cm，为有填缝的的坚固预制构构件。有高荷荷载的部分区区域墙体被制制造为有混凝凝土补充的6cm厚的平板预制制构件。墙体和外缘支支柱、锯齿支支柱的主轴、、辅轴整体连连接并且把水水平切线力转转运到C轴的侧面墙体体。相应的抵抵消力矩成为为力偶被放射射状的侧面墙墙体吸收。墙墙体除了自身身重量不受任任何垂直力。。在C轴由看台自己己产生的切线线力被通过一一个放射状的的、在看台楼楼梯中合为一一体的束状自自然力转运到到垂直的侧面面墙体中，这这个切向力也也支撑斜的墙墙体。033.3承重系统结构选型&构造设计分析析3.3承重系统法兰克福世界界杯球场结构构设计分析法兰克福世界界杯球场结构构设计分析在切线方向上上的环梁拉在在一起并连接接压力。压力力通过一个精精密的钢筋节节点连接。这这些拉力和压压力的施工节节点隐藏在施施工缝中。附附件的脚部结结构为钢部件件支撑，在和和屋顶结构连连接处做嵌入入式螺纹杆。。033.3承重系统结构选型&构造设计分析析3.3承重系统法兰克福世界界杯球场结构构设计分析法兰克福世界界杯球场结构构设计分析3.4构造节节点1.台阶部分节点点2.支承屋顶钢柱柱与混凝土柱柱连接节点3.拱形钢架连接接节点4.角部四条索转转为一条索连连接节点&索膜交接节点点5.拉力环索与飞飞柱连接节点点6.中央轮毂节点点123456033.4构造节点结构选型&构造设计分析析法兰克福世界界杯球场结构构设计分析法兰克福世界界杯球场结构构设计分析1.台阶部分节点点楼梯加固节点点03结构选型&构造设计分析析3.4构造节节点3.4构造节点法兰克福世界界杯球场结构构设计分析法兰克福世界界杯球场结构构设计分析2.支承屋顶钢柱柱与混凝土柱柱连接节点03结构选型&构造设计分析析3.4构造节节点3.4构造节点法兰克福世界界杯球场结构构设计分析法兰克福世界界杯球场结构构设计分析3.拱形钢架连接接节点索桁架结构拱形钢架03结构选型&构造设计分析析3.4构造节节点3.4构造节点法兰克福世界界杯球场结构构设计分析法兰克福世界界杯球场结构构设计分析4.角部四条索转转为一条索连连接节点&索膜交接节点点钢索索套膜材夹膜材连接板索膜交接节点点外屋顶角部四四条索内屋顶角部一一条索四条索并一条条索03结构选型&构造设计分析析3.4构造节节点3.4构造节点法兰克福世界界杯球场结构构设计分析法兰克福世界界杯球场结构构设计分析5.拉力环索与飞飞柱连接节点点环向索径向索飞柱03结构选型&构造设计分分析3.4构造造节点3.4构造节点法兰克福世世界杯球场场结构设计计分析法兰克福世世界杯球场场结构设计计分析6.中央轮毂节节点角部主索03结构选型&构造设计分分析3.4构造造节点3.4构造节点法兰克福世世界杯球场场结构设计计分析法兰克福世世界杯球场场结构设计计分析结构选型&构造设计分分析033.5.1抗风构造对于水平支支撑屋顶结结构而言，，它有四个个垂直交叉叉口，而且且在X和Y切线方向安安排了压力力环。下列列最大轴承承力是因为为屋面施工工重量，结结构重量，，结构失稳稳，风和雪雪的作用而而产生，因因此上层结结构负载:——在轴X和Y的边缘支撑撑的上半部部分的水平平切向力:最大1200kN——在上边缘支支撑角的横横向离心力力:最大2×650kN每个角——通过边梁直直接在外部部支持轴A荷载的竖向向荷载作用用V:在X和Y轴上最大2400kN水平载荷主主要是沿轴轴线X的风荷载。。3.5特殊构造问问题法兰克福世世界杯球场场结构设计计分析法兰克福世世界杯球场场结构设计计分析结构选型&构造设计分分析033.5.2抗震震构造四个阶段施施工设计伸伸缩缝，允允许伸缩缝缝正负5厘米的相互互水平运动动，原因是是施工缝是是施工不一一样的伸缩缩缝。这个个体育场容容纳44径向轴(轴10起)到440)和切向轴（由A截止到K）。所有的基础础是在现场场用混凝土土生产。除除了外轴A以外的所有有支持都夹夹在颤动的的基础上。。楼梯的核核心板和坡坡道是筏板板基础，而而在钢筋混混凝土墙下下面的则是是条形基础础。3.5特殊构造问问题法兰克福世世界杯球场场结构设计计分析法兰克福世世界杯球场场结构设计计分析结构选型&构造设计分分析033.6.1围护结构位于A轴上上的弯曲的的外缘支柱柱在消除切线方方向的水平平压力方面起到重重要作用。。它们叉状状安置在外外部的垂直直的负重部部分上并且且通过拉力力和压力在在切线方向向上彼此连连接。这种锯齿状状支柱被垂垂直安置在在壁龛中的的外缘支柱柱上，并且且在放射状状的方向上上与外缘支支柱压力连连接。此外外它们还在在壁龛中为为了扭曲力力矩的传播播而叉状放放置。与此此相反的是是，铰接支支柱不能通通过弯曲力力矩转运到到外缘支柱柱。浇筑前浇筑后围护结构双柱壁龛锯齿状斜梁3.6特色构造设设计法兰克福世世界杯球场场结构设计计分析法兰克福世世界杯球场场结构设计计分析结构选型&构造设计分分析033.6.2可伸缩屋顶顶径向索桁架架支撑的可可伸缩顶棚棚3.6特色构造设设计法兰克福世世界杯球场场结构设计计分析法兰克福世世界杯球场场结构设计计分析结构选型&构造设计分分析03可伸缩的屋屋顶可沿径径向内电缆缆来展开。。可伸缩屋屋顶平时折折叠收束在在体育场中中央的视频频立方体上上方。图为为可伸缩屋屋顶展开过过程，全程程耗时15分钟。3.6特色构造设设计3.6.2可伸缩屋顶顶法兰克福世世界杯球场场结构设计计分析法兰克福世世界杯球场场结构设计计分析结构选型&构造设计分分析03屋顶顶的的膜膜是是由由聚聚酯酯带带状状装装置置连连接接到到滑滑动动距距离离在在约约6-9米间间变变化化的的钢钢制制滑滑块块上上。。钢钢滑滑块块被被钩钩到到内内屋屋顶顶的的主主钢钢索索上上。。3.6特色色构构造造设设计计3.6.2可伸伸缩缩屋屋顶顶法兰兰克克福福世世界界杯杯球球场场结结构构设设计计分分析析法兰兰克克福福世世界界杯杯球球场场结结构构设设计计分分析析结构构选选型型&构造造设设计计分分析析03间距距250mm的双双电电缆缆为为滑滑块块提提供供稳稳定定的的滑滑动动条条件件。。滑滑块块在在接接触触区区配配备备有有合合成成材材料料制制作作的的钢钢索索耐耐磨磨块块，，以以避避免免滑滑动动中中任任何何钢钢与与钢钢直直接接接接触触摩摩擦擦。。滑动动钢钢索索部部分分竖向向钢钢索索连连接接件件电缆缆上上部部耐耐磨磨块块滑动动侧侧部部耐耐磨磨块块双电电缆缆钢索索固固定定件件协调调轴轴内屋屋顶顶膜膜聚酯酯带带滑动动部部分分3.6特色色构构造造设设计计3.6.2可伸伸缩缩屋屋顶顶49法兰兰克克福福世世界界杯杯球球场场结结构构设设计计分分析析法兰兰克克福福世世界界杯杯球球场场结结构构设设计计分分析析结构构选选型型&构造造设设计计分分析析03在屋屋顶顶膜膜的的外外边边缘缘，，驱驱动动滑滑块块连连接接至至一一个个位位于于张张力力环环附附近近连连接接着着每每条条径径向向钢钢缆缆的的绞盘盘环环状状环环形形钢钢缆缆。使使用用电电动动机机操操作作的的绞车车，该该电电缆缆可可以以移移动动，，并并使使驱驱动动滑滑块块移移动动。。当当展展开开屋屋顶顶时时，，因因为为所所有有滑滑块块由由屋屋顶顶膜膜相相互互连连接接，，驱驱动动滑滑块块拉拉动动所所有有滑滑块块。。屋屋顶顶折折叠叠收收束束时时，，驱驱动动车车通通过过推推压压完完成成操操作作。。滑动动钢钢索索部部分分上述述电电动动绞绞盘盘允允许许屋屋顶顶快快速速行行进进伸伸缩缩，，但但不不能能被被用用于于施施加加预预应应力力到到屋屋顶顶膜膜，，所所以以需需要要一一个个提提供供稳稳定定的的负负载载携携带带系系统统。。展展开开过过程程最最后后，，驱驱动动滑滑块块被被机机械械锁锁定定到到张张紧紧液液压压装装置置上上。。3.6特色构构造设设计3.6.2可伸缩缩屋顶顶法兰克克福世世界杯杯球场场结构构设计计分析析视频立立方体体及其其屋顶顶设计计时应应考虑虑全年年所有可可能承承受的的负载载以及保护膜膜包从从恶劣劣的环环境条条件下下的耐耐久度度问题，，因此此用三三种不不同的的方式式研究究存储储折叠叠起来来的屋屋顶膜膜所需需的体体积。。法兰克克福世世界杯杯球场场结构构设计计分析析结构选选型&构造设设计分分析03电视机机盒部部分3.6特色构构造设设计3.6.2可伸缩缩屋顶顶51法兰克克福世世界杯杯球场场结构构设计计分析析法兰克克福世世界杯杯球场场结构构设计计分析析结构选选型&构造设设计分分析03制作1:300的小模模型。。观察内内屋顶顶的物物理模模型，，从该该膜的的折叠叠图中中获得得对复复杂的的几何何过程程更深深的理理解。。（对绝大大部分分缩放放模型型来说说，有有必要要找出出与正正确的的重量和抗弯刚刚度的材料料，因因为折折叠相相关计计算依依赖于于这两两个参参数。。最终终，选择服装行行业某某种特特别织织物。。)电视机机盒部部分3.6特色构构造设设计3.6.2可伸缩缩屋顶顶法兰克克福世世界杯杯球场场结构构设计计分析析法兰克克福世世界杯杯球场场结构构设计计分析析结构选选型&构造设设计分分析03采用汽汽车工工业（（安全气气囊折折叠）软件件的计计算机机模型型。为为了获获得与与计算算机模模型实实效，，很详详细的的有限限元系系统是是必需需的。。为了了减少少所需需的计计算时时间，，只有有一半半模型型先投投入计计算。。电视机机盒部部分3.6特色构构造设设计3.6.2可伸缩屋顶顶法兰克福世世界杯球场场结构设计计分析法兰克福世世界杯球场场结构设计计分析结构选型&构造设计分分析03模拟式屋顶顶的八分之之一检查折叠状状态。最后后一步是在在1：1模型与实际屋顶顶本身在制制造现场的的一部分。。最后检查查证明，视视频立方体体体积的选选定量是足足够的。（（温度的影响和反复折叠和展开的织织物包的体体积不能被被精确地估估计。）电视机盒部部分3.6特色构造设设计3.6.2可伸缩屋顶顶法兰克福世世界杯球场场结构设计计分析法兰克福世世界杯球场场结构设计计分析结构选型&构造设计分分析03电视机盒部部分人体尺度角部上弦拉拉索边部上弦拉拉索双电缆下弦弦索单体滑块3.6特色构造设设计3.6.2可伸缩屋顶顶法兰克福世世界杯球场场结构设计计分析法兰克福世世界杯球场场结构设计计分析结构选型&构造设计分分析03内屋顶安装装过程放置在大约约8500平米的地方方内屋顶吊升升由聚酯吊吊带依次连连接到位于于中央毂附附近滑块在两天不间间断施工后后结束施工过程受受天气影响响较大，需需等待风速速下降到一一定值才能能开始施工工。吊装精精度要求高高，需维持持膜整体结结构的稳定定性。这些些要求大大大增加了工工程难度和和造价。3.6特色构造设设计3.6.2可伸缩屋顶顶法兰克福世世界杯球场场结构设计计分析法兰克福世世界杯球场场结构设计计分析3.7建造造过程step1：在老体育育馆基础上上改造，保保留加固的的基础上进进行上部看看台的建造造033.7建造过程结构选型&构造设计分分析法兰克福世世界杯球场场结构设计计分析法兰克福世世界杯球场场结构设计计分析体育场保持持服务状态态的同时，，球场包括括看台和屋屋顶的整修修在内的全全面整修也也在进行，，所以体育育场的建造造过程要增加预制量量、减少了现现场安装过过程所需的的时间。保留老球场场的地下和和看台部分分，对其进进行维修和和加固，在在上面加建建了新的看看台部分，，以及主要要的屋顶结结构部分。。保留加固部部分加建部分033.7建造过程结构选型&构造设计分分析3.7建造造过程法兰克福世世界杯球场场结构设计计分析法兰克福世世界杯球场场结构设计计分析为保证工期期和工程质质量，屋顶顶的拉索和和压缩环构构件，包括括连接节点点，全部采采用高标准准的预制构件，构件的尺尺寸和角度度都严格控控制在一个个公差范围围之内。并在预制制工厂加工工出来就尝尝试第一次次组装，如如果出现误误差，就立立即重新制制造。虽然可能增增加制造成成本，但保保证了在施施工现场的的完成度。。锯齿形状的的承重梁也在工厂预预制后直接接安装在环环梁上。033.7建造过程结构选型&构造设计分分析3.7建造造过程法兰克福世世界杯球场场结构设计计分析法兰克福世世界杯球场场结构设计计分析壁龛锯齿形看台台梁在下层看台台（保留部部分）加固固好的基础础上，先安安装好预制制的混凝土土双柱和外外边缘圈梁梁。将预制好的的锯齿状看看台梁被垂垂直安置在在壁龛中的外外缘支柱上上，再用混凝凝土将其现现浇加固在在一起。此外它们还还在壁龛中中为了扭曲曲力矩的传传播而叉状状放置。033.7建造过程程结构选型型&构造设计计分析3.7建建造过程程法兰克福福世界杯杯球场结结构设计计分析法兰克福福世界杯杯球场结结构设计计分析step2：短钢柱柱和混凝凝土双柱柱的连接接&压缩环的的安装033.7建造过程程结构选型型&构造设计计分析3.7建建造过程程法兰克福福世界杯杯球场结结构设计计分析法兰克福福世界杯杯球场结结构设计计分析完整的压压缩环必必须建造造完成才才能开始始钢索结结构的安安装。所以在下下方主体体结构建建造完成成过后先先将短钢柱与混凝土土边缘承承重柱连连接，并并用脚手手架装置置临时固固定。再将压缩环元元件一前一后后与短钢钢柱连接接，撤去去脚手架架装置。。至此，压压缩环与与短钢柱柱建造完完成。033.7建造过程程结构选型型&构造设计计分析3.7建建造过程程法兰克福福世界杯杯球场结结构设计计分析法兰克福福世界杯杯球场结结构设计计分析防风加固固角部加固固上环索下环索飞柱上径向索索下径向索索当短钢柱柱和压缩缩环安装装完成后后可进行行主屋顶顶索结构构的吊装装。033.7建造过程程结构选型型&构造设计计分析3.7建建造过程程——主主屋顶的的吊装法兰克福福世界杯杯球场结结构设计计分析法兰克福福世界杯杯球场结结构设计计分析step3：地面挂挂接主屋屋顶上径径向索，，上环索索，下径径向索，，下环索索，以及及内屋顶顶上径向向索。张拉上径径向索，，当上径径向索离离开地面面一定距距离后，，安装飞飞柱。张张拉上径径向索至至完成，，再用同同样原理理张拉下下径向索索。033.7建造过程程结构选型型&构造设计计分析3.7建建造过程程法兰克福福世界杯杯球场结结构设计计分析法兰克福福世界杯杯球场结结构设计计分析同传统索结构构的安装方式式一样，所有的钢索通通过铸钢夹具和环环连接器彼此连接在一一起，产生一一个单一的索索网。先在体育场中中间将上环索索，上径向索索，以及中间间可伸缩屋顶顶的上径向索索连接完成。。再将下环索和和下径向索连连接完成。径向索由临时时绞合线与起起重器与压缩缩环相连。通通过张拉千斤斤顶拉动这些些临时绞合线线，完整的电电缆网可抬升升到其最终位位置，首先拉伸上径径向索，当上径向索索和上环索拉拉伸离开地面面一定距离后后，将飞柱分别与上环索索和下环索连连接。吊装前钢索连连接现场照片片铸钢索夹具033.7建造过程结构选型&构造设计分析析3.7建造过过程法兰克福世界界杯球场结构构设计分析法兰克福世界界杯球场结构构设计分析飞柱安装到位位后，继续张张拉上径向索索直至张拉到位后，将其其固定。然后用同样的的原理和装置置张拉下径向向索和下环索，张拉到位位后固定，撤撤去其中张拉拉装置。至此，整个索索网体系安装装完成。因为所有的44根轴同时时被拉，使用起重器器时必须用一一个控制面板板小心地控制制检查几何形形状和相应的的力的协调。。索的锚固端索的张拉端张拉初始张拉中张拉到位033.7建造过程结构选型&构造设计分析析3.7建造过过程法兰克福世界界杯球场结构构设计分析法兰克福世界界杯球场结构构设计分析step6：安装拱状钢钢架、屋顶膜膜以及中间的的媒体箱。033.7建造过程结构选型&构造设计分析析3.7建造过过程法兰克福世界界杯球场结构构设计分析法兰克福世界界杯球场结构构设计分析在整个吊装过过程中索网代代表了一个完完整的体系。。索网安装完成成后，拱状钢架和屋顶膜按顺序根据结结构和操作要要求挂接起来来。脚手架以以及聚碳酸酯酯屋顶被平行行设置。在屋顶的中间间视频立方体体的钢骨架被被连接到索网网结构的中心心轮毂上。这个看台上方方灵巧的轻型结构的重重量仅相当于于传统钢结构构重量的1/10。拱状钢架中央媒体箱033.7建造过程结构选型&构造设计分析析3.7建造过过程法兰克福世界界杯球场结构构设计分析四.总结及思考法兰克福世界界杯球场结构构设计分析法兰克福世界界杯球场结构构设计分析总结&思考04法兰克福世界界杯球场是为为2006年世界杯球赛赛改建而成。。我们在同时时提供比赛服服务的12个球场中进行行横向对比。。12个球球场场中中改建建球球场场占占75%，专专为为世世界界杯杯新新建建的的球球场场只只占占16%。表表明明在在城城市市发发展展完完善善，，城城市市更更新新过过程程中中体体育育场场改改建建逐逐渐渐成成为为主主流流。。根据据体体育育场场到到市市中中心心的的距距离离（（灰灰））及及城城市市规规模模（（黑黑））分分析析图图表表比比较较发发现现大大型型体体育育场场往往往往建建在在城城市市边边缘缘，，在在城城市市扩扩张张过过程程中中被被城城市市容容纳纳，，对对城市市发发展展起到到重重要要作作用用。。4.1趋势势分分析析法兰兰克克福福世世界界杯杯球球场场结结构构设设计计分分析析法兰兰克克福福世世界界杯杯球球场场结结构构设设计计分分析析总结结&思考考044.2拓展展与与探探讨讨所有有体体育育场场中中，，法法兰兰克克福福体体育育场场造造价价高高达达1.26亿欧欧元元，，位位列列第第四四，，改改建建场场馆馆中中位位列列第第三三。。由图图中中数数据据得得知知，，可可开开合合屋屋盖盖造造价价往往往往数数倍倍于于普普通通体体育育场场，，在在近近年年技技术术发发展展趋趋势势下下仍仍在在1.5倍以以上上。。法兰兰克克福福世世界界杯杯球球场场结结构构设设计计分分析析法兰兰克克福福世世界界杯杯球球场场结结构构设设计计分分析析总结结&思考考044.2拓展展与与探探讨讨开合合屋屋盖盖结结构构历历史史与与发发展展1976年加加拿拿大大蒙蒙特特利利尔尔奥奥运运会会体体育育场场（（开开口口直直径径120M，面面积积18000M2）1954年FreiOtto小组组研研究究发发展展了了开开合合膜膜结结构构1981年建建成成使使用用现现代代牵牵引引技技术术的的刚刚性性可可开开合合屋屋盖盖结结构构的的匹匹兹兹堡堡市市民民体体育育场场（（直直径径125M）1989年加加拿拿大大多多伦伦多多SKYDOME多功功能能体体育育场场（（第第一一座座现现代代驱驱动动大大型型开开合合屋屋盖盖））共同同特特征征：：采采用用拱拱架架，，部部分分球球壳壳或或平平板板网网架架等等刚刚性性材材料料做做受受力力结结构构，，屋屋面面为为膜膜材材，，金金属属板板及及其其他他轻轻质质材材料料。。整整体体刚刚性性好好，，抗抗风风雨雨干干扰扰。。材料料从从体体现现表表面面质质感感到到材材料料力力学学表表现现，，膜膜材材料料性性能能提提高高和和建建造造技技术术改改进进促促进进膜膜材材料料利利用用。。法兰兰克克福福世世界界杯杯球球场场结结构构设设计计分分析析法兰兰克克福福世世界界杯杯球球场场结结构构设设计计分分析析总结结&思